Mit vollen Akkus und vollem Drehmoment die Energiewende schaffen

Vorstellung der neuen Labore für „Elektromobilität“ und „erneuerbare Energien“ der Abteilung Elektrotechnik.

Die Schlagwörter „Elektromobilität“ und „erneuerbare Energie“ sind zurzeit in aller Munde, und alle von uns werden täglich mit Informationen und Werbung zu diesen Themen überrollt. Die Medien liefern meist nur schöne Bilder und Worte, aber die wenigsten wissen genau darüber Bescheid, was damit eigentlich gemeint ist.

Nicht so in der Abteilung „Elektrotechnik“ der BULME: Hier werden diese Themen mit Leben und Aktivitäten gefüllt. Die Planung und Investitionen in diese Richtung sind schon vor fünf Jahren erfolgt, und seit Jänner 2022 sind die zwei brandneuen Labore für „Elektromobilität“ und „erneuerbare Energien“ fertiggestellt und dem Lehrbetrieb zugänglich gemacht worden.

Die Räume inklusive Einrichtung wurden von Grund auf neugestaltet, auf den aktuellen Stand der Technik gebracht und so zukunftsfit ausgerichtet. Der Fokus wurde hauptsächlich auf eine passende Anzahl an Labor- bzw. Übungsständen gerichtet. Ganz nach dem Motto „learning by doing (yourself)“ ist es mit den bis zu fünf baugleichen Einzelübungsplätzen je Labor nun möglich, die Laborgruppen in 2er- bzw. 3er- Teams aufzuteilen.

Labor für Elektromobilität (EMLA)

Das Labor ist im Bauteil 8 im Erdgeschoss angesiedelt und legt den Fokus auf elektrische Maschinen und Antriebstechnik sowie Leistungselektronik. Die vorhandenen Prüfstände und das Equipment bieten alles, was wichtig, interessant und up to date ist. Die Prüfstände sind variabel konfigurierbar, und so können - je nach Übungsschwerpunkte - unterschiedliche Maschinen (wie Asynchron-, Synchron-, Gleichstrommaschine sowie eine permanenterregte Synchron- und doppeltgespeiste Asynchronmaschine) aufgebaut und vermessen werden. Zur Versorgung der Maschinen stehen Drehstromquellen oder Frequenzumrichter inkl. Regelungssoftwaretools zur Verfügung. Mit den flexibel konfigurierbaren Prüfständen, die sowohl drehzahl- oder drehmomentgeregelt betrieben werden können, ist es möglich, anspruchsvolle Belastungszyklen nachzubilden. Im Bereich der Frequenzumrichter-Technologie bieten die Halbleitermodule auch interessante Möglichkeiten, das Zusammenspiel und die Performance der Leistungselektronik zu vermessen.

Was wäre ein Labor ohne Messtechnik? Auch in diesem Bereich wurde nicht gespart: Man investierte in High-End Power Analyzer der Firma Dewesoft. Mit diesen Top-Geräten können die Zeitsignale der Maschinen und Frequenzumrichter hochpräzise erfasst und daraus Spannungen, Ströme, Leistungsdaten oder das Drehmoment ermittelt werden. Das Darstellen der Zeitverläufe und der errechneten Effektivwerte erfolgt dabei simultan und kann den speziellen Bedürfnissen der unterschiedlichen Messaufgaben flexibel angepasst werden. Die so gemessenen Signalverläufe von Spannung und Strom können nachträglich mit der für alle frei zugänglichen Software nachbearbeitet und ausgewertet werden. Mit diesen Geräten stehen nun vielen Möglichkeiten offen, Messtechnikaufgaben auf höchstem Niveau zu lösen und praxistauglich umzusetzen. Eines ist auch wichtig zu erwähnen: Die partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen der BULME und der Firma Dewesoft soll intensiv fortgeführt werden.  So ist bereits eine Diplomarbeit im Bereich E-Motoren Prüfstandsmesstechnik gemeinsam in Vorbereitung.

Dewesoft Sirus Power-Analyzer: Leistungsmessung, dreiphasiges Zeigerdiagramm und hochauflösende Darstellung der Zeitverläufe inkl. SpektrogrammeAbb. 1: Dewesoft Sirus Power-Analyzer: Leistungsmessung, dreiphasiges Zeigerdiagramm und hochauflösende Darstellung der Zeitverläufe inkl. Spektrogramme

Messdatenerfassung: Hardware und Software

DAQ Hardware und Zubehör

  • Fünf SIRIUS Power Analyzer Module
  • SIRIUSi-4xHV-4xLV: High Speed Messdatenerfassung mit 1 MHz, vier Hochspannungseingänge bis ±1600 V, und vier universelle Niederspannungseingänge in erster Linie für die Stromzangen. Diese können aber mit DSI Adaptern ganz einfach auf jeden Eingangsbereich adaptiert werden
  • DSI-RTD Adapter zur Temperaturerfassung
  • DSI-ACC Adapter zur Vibrationsmessung
  • Adapter für die bestehenden Stromzangen

DAQ Software

  • DewesoftX Messdatenerfassungssoftware
  • Dewesoft Power Option
  • 3-phasige frequenzvariable Leistungserfassung von Wirk-, Blind- und Wirkleistung, cos phi, Flicker, Harmonische, totale harmonische Verzerrung, Stern-Dreieck-Transformation live während der Messung. Details finden Sie im Handbuch zur Leistungsmessung 
  • Dewesoft Excel-Writer Plugin

Frequenzumrichter Motorenprüfstand und Leistungsmessung mit dem Power-AnalyzerAbb. 2: Frequenzumrichter Motorenprüfstand und Leistungsmessung mit dem Power-Analyzer

Die 4BHET eröffnete im EMLA den Laborbetrieb im Sommersemester 2022 und ließ die Gleichstrommaschinen „tanzen und surren“.Abb. 3: Die 4BHET eröffnete im EMLA den Laborbetrieb im Sommersemester 2022 und ließ die Gleichstrommaschinen „tanzen und surren“.

Labor für erneuerbare Energien (ENLA)

Dieses Labor ist im Bauteil 5 im 1. Obergeschoss angesiedelt und legt den Fokus auf erneuerbare Energien. Auch dieses Labor ist mit fünf unabhängigen Laborplätzen ausgestattet und bietet alles, was das Elektrotechnik-Herz höherschlagen lässt. Hier können die Komponenten für Photovoltaikanlagen untersucht, aufgebaut und vermessen werden sowie unterschiedliche Betriebszustände und äußere Einflüsse, wie Verschattungen, simuliert und validiert werden. PV-Wechselrichter, Netzeinspeise-Umrichter mit Akkuspeicher-Modulen bieten die Möglichkeit, reale Netzbedingungen nachzustellen sowie das Zusammenspiel von Energieerzeugung und den Verbrauch und die Zwischenspeicherung im Modell zu untersuchen.

Damit ist auch der Bogen zur Elektrotechnik-Werkstätte gespannt und bietet interessante Kooperationen und gemeinsame Aktivitäten mit dem Green Village. Die Windenergie ist ebenso ein wichtiges Standbein für erneuerbare Energiegewinnung. Auch in diesem Bereich kann mit den Übungsmodulen im EMLA der reale Betrieb einer Windkraftanlage aufgebaut und nachgebildet werden. Es können die Auswirkungen wie Sturmböen, Schwachwind und Netzspannungsschwankungen nachgestellt und analysiert werden.

ENLA, Ein Blick in das neue Labor für erneuerbare Energien und den Versuchstand für Photovoltaik.Abb. 4: ENLA, Ein Blick in das neue Labor für erneuerbare Energien und den Versuchstand für Photovoltaik.

Die Abteilung Elektrotechnik der BLUME trifft mit den zwei neuen Laboren und der neu errichteten Elektrowerkstatt den Zeitgeist und hat auf einen der wohl wichtigsten Trends im Bereich der Energietechnik und auf die Modalität im 21. Jahrhundert zeitgerecht reagiert. So ist man zukunftsfit und kann für die ElektrotechnikerInnen von morgen eine Top-Ausbildung am Stand der Technik bieten.

Dieser Artikel entstand in Zusammenarbeit mit Dipl.-Ing. Dr.techn. Georg Ofner, Dipl.-Ing. (FH) Andreas Zelle / BULME